汽车主动悬架技术的现状分析

季孟渊 耿强

摘要：汽车主动悬架可以确保车辆在行驶阶段处在最佳的减震状态中，并且有效的汽车主动悬架技术还有着的响应快、控制力大以及可控性较好等优势，是实现汽车主动悬架系统安全稳定的关键路径。基于此，本文主要分析汽车悬架技术的运用现状，并进一步阐述主动悬架的优势和系统分类，最后探讨主动悬架的电控系统与控制策略以及发展趋势。
关键词：汽车 主动悬架技术 现状 发展趋势

在科技技术快速发展的背景下，社会群众的生活水平也随之提升，人民对汽车的舒适度与操纵性以及安全性等提出了较高的要求。针对于汽车悬架来讲，其会直接影响到汽车行驶阶段的平顺性与操纵稳定性以及舒适性等多项功能，为全面促进车辆舒适与平顺性能的提升，主动悬架可以依照汽车运动状态与路面实际情况来对汽车进行的控制，进而保障汽车悬架系统可以始终都处在最佳的状态中。

一、汽车悬挂技术的运用现状

汽车悬挂系统可以说是汽车底盘的关键部分，会直接影响到汽车行驶的安全性与操作的稳定性，其通常都被融入到技术规格表中，是评价汽车性能和品质的重要要点之一。针对于汽车悬挂系统控制力的不同来讲，可以将其划分为以下三类：第一类即为被动悬挂。这一辈的运用较为广泛，悬挂参数融合了汽车所有性能，并且是在这一基础上确定的折中值，不会随着外部情况的变化而出现改变。所以在某个特定工况是最佳的，但需要注意的是，在汽车车速与荷载以及路面情况出现变化时难以满足其较高性能要求；其二即为半主动悬挂。其主要由可变性弹簧与减振器来共同组成，只需要较少的能量输入也称之为无源主动悬挂，起难以随着外部的输入来对汽车进行最佳控制，但其能够依照存储在系统中的各个工况悬挂参数来调节悬挂刚度与阻尼大小^[1]。因为改变悬挂阻尼特征就更容易改变悬挂刚度，所以说这种半主动悬挂较为常见；其三即为主动悬挂。车辆主动悬挂是一种高级别的悬挂模式，其可以依照实际工况与用户设定来借助动力源所提供的动力来优化和调节悬挂参数，这样既可以保障汽车操作更加稳定，还可以确保汽车乘坐的舒适度达到最佳，这种方式在高级轿车与赛车中的运用较为常见。

二、汽车主动悬挂的优点思考

其一乘适性控制。被动悬挂设计主要是对每一个性能进行折中，而汽车主动悬挂技术不需要在稳定阶段来对乘适性进行折中，其能够在可操作性能不降低的背景下来科学调整悬挂参数，这样不仅可以保障乘适性能的提升，还可以依照驾驶人员的操作风格来进行优化调整；其二为车高的控制。在荷载变化时可以确保车高不会出现变化，并且车轮也能够全行程跳动，进而降低在非设计行驶下出现操作性变化的问题现象，最为重要的是可以有效解决被动悬挂对刚度偏高而导致舒适性问题的出现。另外，在汽车高速行驶的过程中还可以降低离地间隙，并减少阻力，这种通过降低重心的方式可以强化汽车的高操作性与舒适性；其三即为侧倾与纵摆的控制。在汽车转向时，车身侧倾与加速以及主动时车身的纵摆都能够借助跳整车轮悬挂参数来进行解决，并且还可以消除因为车身运动造成的车轮定位参数变化与制动问题等，最为重要的是可以提升汽车在运行阶段的操控性；其四即为接地性。借助调节汽车主动悬挂参数有利于降低车轮动载波动，进而提升附着效果，并且还能够全面降低对车轮的磨损。

三、阐述汽车主动悬挂的分类

主动悬挂依照的不同分类模式可以将其划分为不同的类型，针对于主动悬挂来讲，应依照控制方式来划分为机械控制悬挂系统与电子控制悬挂系统，前者出现相对较早，主要是借助高度控制阀来优化油气弹簧中的油压，然后在调节其高度。这种悬挂系统虽然结构较为简单且成本较低，但需要注意的是其控制功能相对较少且准确度较低，不适合应用多种工况。

目前，各种各样的传感器都得到了广泛运用，并且在控制策略不断完善和的作动器技术快速发展的背景下，汽车主动悬挂随之进入到了电子控制悬挂时代。电子控制悬挂的信息输入十分丰富且功能较多，但电子控制系统的结构与控制策略相对复杂且成本控制较高。另外，主动观察依照元件频率带宽还可以划分为宽带宽悬挂与窄带宽悬挂，前者称之为全主动悬挂，在执行元件响应频率应超出车轮刚度所对应的频率，大约为10Hz，频带越高且控制效果越好，但发现也会较难，并且成本与重量以及消耗能够都会增加；后者称之为慢主动悬挂，在过程中可以将其执行元件频响带宽降低到只考虑汽车车身姿态振动与转向的反应，频率可以降低到3-4Hz^[2]。在诸多实际运行工况中，性能都可以与主动悬挂相媲美，同时在经济性方面的优势也较为明显。此外，针对于汽车主动悬挂控制介质来讲，可以划分为一下三种：第一种即为主动空气悬挂。其工作原理即为优化主副气室之间通路的大小来调节刚度，借助通过主气室充放气来调节车高；其二即为主动油气悬挂。其工作原理即为调节空气体积来实现刚度特征，借助改变油液管路中的节流孔数量来完成阻尼的调节和优化；其三即为主动液力悬挂。其工作原理即为借助控制液压油缸活塞两端油差来跟踪路面与车身的改变。

四、探索汽车主动悬挂的电控系统与控制策略以及发展趋势

（一）主动悬挂的电控系统与控制策略

汽车主动悬挂电控系统有着多输入、多输出的特征，针对于输入来讲，即为输入工况状态的各类信息数据。针对于输出来讲，即为调节刚度与阻尼以及车高信号等，调节的方式多种多样，可以借助多种执行原件来实现。需要注意的是不论哪种类型的主动悬挂都要有相应的对策，这样才可以确保结果更加准确，并且全面发挥出主动悬挂的性能优势。另外，主动悬挂控制理论分析和探索十分关键，目前我国诸多的汽车集团公司都已经取得了不错的成绩，如天棚阻尼控制、自适应控制、最优控制、预测控制、神经网络控制等等。

（二）主动悬挂发展趋势

当前，汽车主动悬挂研究的重点与难点即为执行器与控制策略，在过程中需要围绕执行器与控制策略角度来寻求突破，总体为以下几点：其一在电子技术与智能材料不断出现的背景下，新型执行器随之涌现，例如直线伺服电机、电磁蓄能器等；其二针对于当前执行器的自身缺点来讲，如果可以在其相应速度与能耗以及重量体积等多项上有一定的提升，都可以促进主动悬挂技术的发展；其三即为非线性段控制算法与提升算法鲁棒稳定性的分析研究。在过程中可以从以下几个方面进行思考：1.继续分析和探索全新的控制算法。2.寻找多种控制算法的复合方法，因为单一算法局限性较大。3.可以借助滑膜控来控制模型不确定性问题；其四即为底盘各个主动控制系统的联合控制。汽车与汽车各个系统之间以及汽车各个性能之间都有着相互影响与相互制约的关系，在过程中可以借助对发动机、制动、转向、悬挂等多系统与性能的全面控制来避免单独控制间的相互干扰，同时这种方式还能够很好的满足汽车全部系统性能都达到最佳，而不是单方面性能的最佳。另外，联合控制系统能够共享与集成传感器与油压源以及控制器，进而提升系统的可靠性与实现成本的降低。
结束语：

结合全文，汽车主动悬挂技术可以说是汽车工业的主要技术之一，该技术在国外的发展较为迅速，因此，我国汽车集团公司也需要加强对汽车主动悬挂技术的分析与探索，这样不仅可以促进汽车行业的发展，同时还可以进一步提升汽车运行的安全性与稳定性。

参考文献：

[1]张辉. 基于汽车主动悬架系统专利技术综述[J]. 科技风, 2019, 382(14):165-165.

[2]范珍珍. 轮毂电机驱动电动汽车主动悬架最优控制研究[J]. 汽车实用技术, 2020(17):29-32.